[發(fā)明專利]一種生物可降解聚合物珠粒、制備方法及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111359232.2
• 申請(qǐng)日: 2021-11-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113910485B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志強(qiáng);夏天;常峻峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇越升科技股份有限公司
• 主分類號(hào): B29B9/06
• 分類號(hào): B29B9/06;C08J9/12;C08J9/14;C08J9/18;C08L67/02;C08L67/04
• 代理公司: 北京商專潤(rùn)文專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11317
• 代理人: 曹亞南

本發(fā)明公開(kāi)了一種生物可降解聚合物珠粒，其利用一種設(shè)備制備而成，該設(shè)備包括擠出機(jī)和水下切粒系統(tǒng)；用于通過(guò)用至少一臺(tái)擠出機(jī)對(duì)原料進(jìn)行預(yù)混反應(yīng)，及反應(yīng)后進(jìn)行擠出操作；以及將擠出物注入切粒系統(tǒng)中并控制切粒系統(tǒng)中工藝水的壓力和擠出物中發(fā)泡劑的飽和蒸氣壓，得到可發(fā)泡/已發(fā)泡珠粒。本發(fā)明通過(guò)選擇合適的生物可降解聚合物原料，調(diào)節(jié)聚合物體系的結(jié)晶性能和可發(fā)泡性能，以及選擇合適的水下切粒工藝條件，調(diào)節(jié)可降解聚合物珠粒的含氣量和發(fā)泡倍率等，連續(xù)、高效地生產(chǎn)生物可降解聚合物的發(fā)泡珠粒。

領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種生物可降解聚合物珠粒、制備方法及設(shè)備。

背景

在商業(yè)化的聚合物輕量化技術(shù)中，珠粒發(fā)泡技術(shù)由于其可制備高倍率、形狀復(fù)雜的聚合物發(fā)泡制品而備受關(guān)注。發(fā)泡珠粒成型過(guò)程中，其通過(guò)相互粘結(jié)形成具有不規(guī)則幾何形狀和良好尺寸精確性的發(fā)泡制品。與此同時(shí)，發(fā)泡珠粒制品還具有與擠出發(fā)泡制品相當(dāng)?shù)拿芏群托再|(zhì)，如吸能性、隔熱性、隔音性等。因此，珠粒發(fā)泡制品可廣泛用于保溫、包裝、家具、玩具以及汽車零件等領(lǐng)域。

PLA的制備原料為玉米秸稈、甜菜等可再生資源，因具有良好的生物相容性和生物可降解性而受到廣泛關(guān)注。PLA的力學(xué)性能優(yōu)異、可加工性強(qiáng)，且價(jià)格相對(duì)低廉，主要應(yīng)用于食品包裝、農(nóng)用薄膜、醫(yī)療以及紡織、3D打印等領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)改性的PLA可作為耐用品用于電子、汽車配件等領(lǐng)域。PLA已經(jīng)成為最為重要的一種石油基聚合物材料的替代物。PBAT是另外一種應(yīng)用廣泛的、具有優(yōu)異生物可降解性的聚合物材料，其由于良好的延展性、抗沖擊性而得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明US 8283389和WO 2014/15801都采用間歇的釜壓法制備生物可降解聚合物的發(fā)泡珠粒。其中，發(fā)明US 8283389將PLA珠粒置于液態(tài)CO₂中靜置，以得到CO₂飽和的PLA珠粒。并將飽和的PLA珠粒保持在一定的溫度、壓力條件下，以阻止珠粒發(fā)泡，同時(shí)使得含浸的CO₂濃度達(dá)到飽和后PLA總質(zhì)量的5-18wt％。再將飽和后的PLA珠粒置于預(yù)發(fā)泡溫度下進(jìn)行預(yù)發(fā)泡。預(yù)發(fā)泡的珠粒立即或者儲(chǔ)存一段時(shí)間后，再將其置于模具中進(jìn)一步發(fā)泡、燒結(jié)。模具的溫度高于預(yù)發(fā)泡的溫度。發(fā)明WO 2014/15801是通過(guò)在發(fā)泡過(guò)程中制造雙重熔融峰來(lái)得到所需三維結(jié)構(gòu)的EPLA泡珠。本發(fā)明介紹的制備EPLA泡珠的方法包括以下幾步：1.獲得未發(fā)泡PLA顆粒，2.將未發(fā)泡PLA顆粒加熱至退火溫度，并被發(fā)泡劑飽和，3.保持退火溫度一定時(shí)間，使得PLA顆粒被發(fā)泡劑飽和，4.泄壓，并將步驟3中得到的被發(fā)泡劑飽和的PLA顆粒冷卻至室溫，得到EPLA泡珠。

發(fā)明US 2017/0100861提出了采用風(fēng)冷切粒的方法連續(xù)制備生物可降解聚合物發(fā)泡珠粒。發(fā)泡過(guò)程可采用傳統(tǒng)的熔融發(fā)泡工藝，如單螺桿和雙螺桿擠出過(guò)程，并在擠出機(jī)模頭處切斷擠出物，隨后冷卻。擠出物在機(jī)頭模面處被切斷后仍繼續(xù)發(fā)泡，形成閉合的泡孔結(jié)構(gòu)和連續(xù)的表皮結(jié)構(gòu)，即泡珠的表皮上無(wú)開(kāi)孔結(jié)構(gòu)。制得的可降解或者生物基泡珠的密度小于0.15g/cm³，以小于0.075g/cm³為佳，以小于0.05g/cm³為最佳。

現(xiàn)有的關(guān)于生物可降解聚合物的珠粒發(fā)泡技術(shù)中，都只涉及已發(fā)泡珠粒的制備。

概述

第一方面，本公開(kāi)涉及一種生物可降解聚合物珠粒，其利用一種設(shè)備制備而成，該設(shè)備包括擠出機(jī)和水下切粒系統(tǒng)；用于通過(guò)用至少一臺(tái)擠出機(jī)對(duì)原料進(jìn)行預(yù)混反應(yīng)，及反應(yīng)后進(jìn)行擠出操作；以及

將擠出物注入切粒系統(tǒng)中并控制切粒系統(tǒng)中工藝水的壓力和擠出物中發(fā)泡劑的飽和蒸氣壓，得到可發(fā)泡/已發(fā)泡珠粒。

第二方面，本公開(kāi)涉及制備生物可降解聚合物珠粒的方法，所述制備方法為在包括有擠出機(jī)和水下切粒系統(tǒng)的設(shè)備中制備的，所述制備方法包括：